钢水中加入少量低密度挥发性金属的方法技术

本发明专利技术提供一种钢水中加入少量低密度挥发性金属的方法，主要是用下部排液孔的基本封闭钢制容器，作为包装和加料容器，钢制容器上面或上部连接惰性气加压气管；先将所需量的低密度挥发性金属或其合金装入钢制容器内预制成加料器，加料时将加料器部分或全部浸入钢水深处或底部，由惰性气压力控制器控制加料器内所装熔化金属液面的压力，在钢制容器及加压气管熔化失去作用前，将低密度挥发性金属熔化液通过下部排液孔以合适速度压出并混合、熔入钢水中，最终钢制盒子也全部熔入钢水。本法通过压力调整，可保证金属液从钢制容器下部排液孔以受控状态逐渐排出，从钢水深处逐渐熔解、掺混，避免较多烟尘和损失。

A method of adding a small amount of low density volatile metal in molten steel

The present invention provides a method for low density volatile metal into a molten steel, mainly closed steel containers with lower drainage holes, as the packaging and feeding containers, steel containers or inert gas pressure above the upper part of the connecting pipe; the required amount of volatile metal or alloy steel in low density a container made of prefabricated into the feeder, feeding will be partially or completely immersed in the molten steel feeder or bottom melting liquid metal loaded by an inert gas pressure controller to control the feeder pressure in steel vessel and pressure lose for tracheal melting, the low density of volatile metal melt through the lower part of the discharge hole at the right speed extruded and mixed, melted into liquid steel, steel box are all eventually melted into molten steel. By adjusting the pressure, the metal liquid can be discharged from the lower part of the steel container under controlled condition and gradually melted and mixed from the depth of molten steel to avoid more smoke and dust.

【技术实现步骤摘要】
钢水中加入少量低密度挥发性金属的方法
本专利技术属金属冶炼领域，具体涉及一种钢水中加入少量低密度挥发性金属的方法。
技术介绍
在钢水连铸或铸造前引入少量其它金属元素进行调质，是一种常见做法。比如很多品种钢材在钢水出包前经常引入铝至0.02～0.06％。金属铝的熔点660℃，密度约2.7g/cm3，虽然其沸点高于2400℃，但在1200℃以上其挥发就已非常明显。若直接把金属铝块、条加入钢水（温度1400-1550℃或以上，密度约7.5-8g/cm3），熔化的金属铝液会先漂浮在钢水表面一段时间才能逐渐和钢水混熔，漂浮期间不仅和钢水的混熔速度慢，还容易挥发或者被钢水表面的熔渣、固渣侵蚀，被空气氧化，从而降低金属铝的利用率，使产品中金属铝的含量不易精确控制，挥发的金属铝在空气中氧化也会形成烟尘，恶化操作环境。因而开发了多种引入金属铝的工艺方法如喂线法：把铝做成φ3～10mm的铝线由喂线机以120～280m／min速度，在出钢时或在吹氩站喂入钢水深部。再如CAS法：钢包底部吹氩撇开顶部的渣子使钢液裸露，把一个耐火材料的浸渍罩插入钢水下约200mm处，罩内的钢水面上无渣子，里面充满氩气，把铝粒加入浸渍罩中，继续吹氩搅拌，铝粒逐渐熔化、融入钢水中。这些方法在设施完善的较大规模钢水处理中使用是行之有效的。但在小型的钢水熔炼过程中，如单炉1000kg以下，由于坩埚尺寸较小，在加铝设施不够合理完善的条件下，上述加铝方法不易实现，即便应用也存在金属铝挥发和烟尘量大，引入量不大精确的问题，尤其当加铝量比较大，如加铝到占钢水总质量的0.5-3.0%时，总是不易做得可靠、精确。小型的钢水熔炼炉一般用于特殊产品，对原料或熔炼成本的要求宽松一些。如精密铸造或熔抽法制备钢纤维，为达到较好的产品质量，也可采用如含铝20%左右的铁铝合金，或者含铝80%左右的铝铁合金，作为添加金属铝的原料。前者优点是熔点、密度接近于钢水，易用，混熔速度快，挥发或被熔渣侵蚀少，但铁含量太高，用量大时会改变钢水的基本组成；后者优点是添加量小，对钢水的基本组成影响不大，但熔点、密度都较低，不易用，混熔速度慢，挥发或被熔渣侵蚀量大。而且，这两种合金因用途、用量较少，一是难购买，二是价格较贵，三是质量不够稳定，因而若损失量大则成本高、挥发污染重。再如金属钙，熔点842℃，沸点1484℃，密度1.5g/cm³，难用常规方法加入。也有内包轻金属、外包铁皮的包芯线，也存在难购买、价格贵、不易使用的问题，以及损失量大、成本高、挥发污染重的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种钢水中加入少量低密度挥发性金属的方法，主要是用下面和/或侧壁下部带排液孔的基本封闭钢制容器如钢筒或钢制盒子，作为低密度挥发性金属或其合金的包装和加料容器，钢制容器上面或上部连接惰性气加压气管；先将所需量的低密度挥发性金属或其合金，装入钢制容器内，预制成加料器，加料时将加料器部分或全部浸入钢水深处或底部，由惰性气压力控制器经加压气管控制加料器内所装低密度挥发性金属熔化液面的压力，在钢制容器及加压气管熔化失去作用前，将低密度挥发性金属熔化液通过下面和/或底部侧壁排液孔以合适速度压出并混合、熔入钢水中，最终钢制容器浸入钢水的部分也熔入钢水，主要包括如下步骤：（1）根据所需低密度挥发性金属的添加目标量，结合钢水组成、钢水在熔炼坩埚中的体积、深度情况，以及钢水调质的要求，选定钢制容器的材质、尺寸及所需低密度挥发性金属或其合金的组成及添加量；（2）所述钢制容器具有上面、下面及侧壁，上面、下面间高度为钢水深度的30-100%；下面和/或侧壁下部具有一个或多个排出低密度挥发性金属液的排液孔；钢制容器上面或上部连接惰性气加压气管，惰性气加压气管连接惰性气压力控制器；钢制容器上面或侧壁下部连接按压定位杆或设置连接按压定位杆的按压连接部件；（3）将所需组成和添加量的低密度挥发性金属或其合金，装入、嵌入钢制容器内，制成加料器；加料器上面或侧壁下部连接按压定位杆，或通过所述按压连接部件连接按压定位杆；调整钢水坩埚口垂直向上；用手工或机动夹具，通过按压定位杆将一件或多件加料器浸入钢水深处或底部，加料器下面与坩埚底面距离为钢水深度的0-40%；（4）调整钢水的搅拌及温度条件，通过惰性气压力控制器控制加料器内气体压力，使熔化后的低密度挥发性金属液经钢制容器下面和/或侧壁下部的排液孔逐渐排出并混入、熔入钢水，至钢水液面有惰性气鼓泡，再通过惰性气压力控制器卸除加料器内气体压力；维持或改变加料器深度，至钢制容器浸入钢水的部分熔入钢水；在所述低密度挥发性金属熔化并经下部孔全部排出熔入钢水前，所述定位杆在钢水中熔化、熔解速度较慢或不熔化、不熔解，所述钢制容器的上面、侧壁保持其容纳能力而不熔化、熔解到穿孔；（5）加料器浸入钢水的部分熔尽后，将加料器末浸入钢水的部分、可熔性定位杆的末熔部分或不熔的定位杆移离钢水。所述低密度挥发性金属，包括金属铝或其合金、钙或其合金、镁合金，但其在钢水温度下的蒸气压应低于加料器排液孔深度的钢水压力，以免气化后压力过大导致排液失控，超出钢水的溶解能力而大量气化逸出钢水，造成大量烟尘和损失；金属的形状为颗粒、线、条、片、带、棒等。所述钢制容器用所需材质和厚度、尺寸的钢板、钢筒，通过焊接、铆接制成，或用所需壁厚、尺寸的钢管，通过内壁螺纹连接带外螺纹的封头，或通过外壁螺纹连接带内螺纹的封盖形成两个端面，并连接惰性气加压气管和开出所需的排液孔。所述钢制容器的材质，可以与钢水组成相同或相近，也可以与钢水组成不同以方便取材或用于微调钢水组成。加料器的上面，可以浸入钢水，也可露出钢水，不浸入钢水的好处是可将按压定位杆设置于加料器上面，避免钢水对钢制按压定位杆的熔化、侵蚀。加料器下部的排液孔，可采用较小的直径，以便采用较高气压推动低密度挥发性金属液形成较高的射出速率以促进与钢水的混合。所述排液孔，可以垂直于下面和/或侧壁，也可以是倾斜孔，以便使射出的低密度挥发性金属液以合适的角度混入钢水，获得大一些的混合行程及混合效果。采用较高排液气压时，排液孔最好具有对所排出低密度挥发性金属液的耐侵蚀能力，即在低密度挥发性金属液全部排出之前不产生严重的侵蚀扩孔，以避免排液后期排液孔扩大后低密度挥发性金属液排出量增加过大，影响与钢水的混合效果。可在孔中涂覆耐所排出低密度挥发性金属液侵蚀的涂层，或镶嵌耐侵蚀、耐急冷急热的陶瓷管如刚玉短管，所述陶瓷管会在加料器全熔后漂浮到钢水液面。所述惰性气压力控制器，应具有排气及控压能力，在加料器逐渐浸入钢水并升温的过程中，能够随着加料器浸入钢水深度的增大而相应逐渐加大加料器内的气体压力，避免在这个过程中逐渐熔化形成的低密度挥发性金属液因气压增加太快而从下部孔被快速压出，或气压增加过慢造成低密度挥发性金属液进入上部连接的加压气管，从而导致加料器浸入钢水过程中的大量烟尘和挥发，或者导致加压气管堵塞；因为在该过程中加料器及加压气管内的存气会升温膨胀造成压力提高，而排气过快压力低于下部孔外钢水压力时钢水会进入加料器，钢水可能将金属液上推压入加压气管的低温部分凝固堵塞，可能造成加料器内压力无法控制，若无法控制加料器内的压力则加料可能失败，即所述低密度挥发性金属液不能在钢制容器上部熔化、溶解穿孔之前，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢水中加入少量低密度挥发性金属的方法，主要包括如下步骤：（1）根据所需低密度挥发性金属的添加目标量，结合钢水组成、钢水在熔炼坩埚中的体积、深度情况，以及钢水调质的要求，选定钢制容器的材质、尺寸及所需低密度挥发性金属或其合金的组成及添加量；（2）所述钢制容器具有上面、下面及侧壁，上面、下面间高度为钢水深度的30‑100%；下面和/或侧壁下部具有一个或多个排出低密度挥发性金属液的排液孔；钢制容器上面或上部连接惰性气加压气管，惰性气加压气管连接惰性气压力控制器；钢制容器上面或侧壁下部连接按压定位杆或设置连接按压定位杆的按压连接部件；（3）将所需组成和添加量的低密度挥发性金属或其合金，装入、嵌入钢制容器内，制成加料器；加料器上面或侧壁下部连接按压定位杆，或通过所述按压连接部件连接按压定位杆；调整钢水坩埚口垂直向上；用手工或机动夹具，通过按压定位杆将一件或多件加料器浸入钢水深处或底部，加料器下面与坩埚底面距离为钢水深度的0‑40%；（4）调整钢水的搅拌及温度条件，通过惰性气压力控制器控制加料器内气体压力，使熔化后的低密度挥发性金属液经钢制容器下面和/或底部侧壁的排液孔逐渐排出并混入、熔入钢水，至钢水液面有惰性气鼓泡，再通过惰性气压力控制器卸除加料器内气体压力；维持或改变加料器深度，至钢制容器浸入钢水的部分熔入钢水；在所述低密度挥发性金属熔化并经下部孔全部排出熔入钢水前，所述定位杆在钢水中熔化、熔解速度较慢或不熔化、不熔解，所述钢制容器的上面、侧壁保持其容纳能力而不熔化、熔解到穿孔；（5）加料器浸入钢水的部分熔尽后，将加料器末浸入钢水的部分、可熔性定位杆的末熔部分或不熔的定位杆移离钢水。...

【技术特征摘要】
1.一种钢水中加入少量低密度挥发性金属的方法，主要包括如下步骤：（1）根据所需低密度挥发性金属的添加目标量，结合钢水组成、钢水在熔炼坩埚中的体积、深度情况，以及钢水调质的要求，选定钢制容器的材质、尺寸及所需低密度挥发性金属或其合金的组成及添加量；（2）所述钢制容器具有上面、下面及侧壁，上面、下面间高度为钢水深度的30-100%；下面和/或侧壁下部具有一个或多个排出低密度挥发性金属液的排液孔；钢制容器上面或上部连接惰性气加压气管，惰性气加压气管连接惰性气压力控制器；钢制容器上面或侧壁下部连接按压定位杆或设置连接按压定位杆的按压连接部件；（3）将所需组成和添加量的低密度挥发性金属或其合金，装入、嵌入钢制容器内，制成加料器；加料器上面或侧壁下部连接按压定位杆，或通过所述按压连接部件连接按压定位杆；调整钢水坩埚口垂直向上；用手工或机动夹具，通过按压定位杆将一件或多件加料器浸入钢水深处或底部，加料器下面与坩埚底面距离为钢水深度的0-40%；（4）调整钢水的搅拌及温度条件，通过惰性气压力控制器控制加料器内气体压力，使熔化后的低密度挥发性金属液经钢制容器下面和/或底部侧壁的排液孔逐渐排出并混入、熔入钢水，至钢水液面有惰性气鼓泡，再通过惰性气压力控制器卸除加料器内气体压力；维持或改变加料器深度，至钢制容器浸入钢水的部分熔入钢水；在所述低密度挥发性金属熔化并经下部孔全部排出熔入钢水前，所述定位杆在钢水中熔化、熔解速度较...

【专利技术属性】
技术研发人员：游夏，王秀娟，
申请(专利权)人：淄博信晟机电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37